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Optimierung der Metallbehandlung vor dem Emaillierprozess Advanced Metal Treatment prior to Enameling von Dr. R. Dickbreder

Verantwortlicher Schriftleiter:

Schulungsplan – 64. Emailtechnischer Kursus

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Aus der Verbandsarbeit - AK Gussemaillierung am 14.4.2005 - AK Wassererwärmer am 17.3.2005 - AK Wassererwärmer am 25.4.2005 - AK Architektur, Schilder + Plakate am 5.4.2005

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Persönliches

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Optimierung der Metallbehandlung vor dem Emaillierprozess

von Dr. Reiner Dickbreder, KIESOW GmbH & Co. KG, Detmold (Vortrag anlässlich der emailtechnischen Tagung 2004 in Bad Reichenhall) Stark alkalische Reinigungsmittel würden bei diesen Metallen einen Angriff hervorrufen, d. h., das Metall löst sich an der Oberfläche auf. Speziell beim Aluminium und Zink würden Legierungsbestandteile, z. B. Silicium oder Kupfer, freigelegt und einen schwarzen Belag auf der Oberfläche bilden. Neben dieser optischen Verfärbung des Grundmaterials führt diese nicht fest haftende Schicht zu Störungen bei nachfolgenden Beschichtungsvorgängen.

Die Vorbehandlung vor dem Emaillieren stellt einen sehr wichtigen Prozess dar. Eine gute Vorbehandlung bildet die Grundlage für eine fest haftende und optisch einwandfreie Emailschicht. Vor der Beschichtung müssen Öle, Fette, Korrosionsprodukte etc. von der Oberfläche entfernt werden. Diese Behandlung der Oberfläche erfolgt in einem mehrstufigen Arbeitsprozess (Abb. 1). Die Entfettung enthält mehrere alkalische Reinigungsstufen, saure Beizen und alkalische Passi-vierungslösungen. Zwischen alkalischen und sauren Vorbehandlungsstufen sind Spülprozesse eingebaut, um eine Neutralisation der Aktivbäder zu verhindern.

1. Aufbau von Reinigern

Abb. 1: Vorbehandlung vor dem Email-

lieren Tab. 1: Einteilung wässriger Reiniger nach dem pH-Wert

3. Neutralreiniger - die Bezeichnung ist sicherlich etwas irreführend, denn die Entfettungslösungen sind meistens schwach alkalisch und liegen im pH-Bereich zwischen 7 und 9. Neutralreiniger enthalten Aminseifen, meist Monoethanolaminseifen organischer Säuren,

In Tabelle 1 ist eine Einteilung wässriger Reiniger nach dem pH-Wert vorgenommen worden. 1. Stark alkalische Reiniger – pH-Wert 11-14 – sind pulverförmig oder teilweise flüssig. Sie enthalten Hydroxide, Phosphate, Silicate, Komplexbildner und Tenside. Sie werden zur Reinigung von Stahl überwiegend im Tauchverfahren eingesetzt und dienen zur Entfettung und alkalischen Entzunderung von Oberflächen. Stark alkalische Reiniger werden bei Temperaturen von 50 - 90°C eingesetzt insbesondere bei der alkalischen Entzunderung oder bei Entphosphatierungen, z. B. nach Ziehprozessen mit hoher Reaktionstemperatur. 2. Schwach alkalische Reiniger – pH-Wert ca. 8 - 11 – sind pulverförmig oder flüssig und enthalten Phosphate, Borate, Tenside, Carbonate, Komplexbildner. Sie werden häufig zur Reinigung von Aluminium, Zink und Buntmetallen eingesetzt.

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schaumarme Tenside, Korrosionsinhibitoren und schwache Komplexbildner. Die Reinigungstemperatur liegt im Allgemeinen zwischen 35 und 60°C. Die Reinigung erfolgt im Spritz- oder Tauchverfahren. Zur Unterstützung der Reinigungswirkung kann auch mit Ultraschall gearbeitet werden. Hierbei handelt es sich um eine Grobreinigung, da anschließend noch eine weitere Reinigung durchgeführt wird. 4. Schwach saure Reiniger – pH-Wert 3- 6: Hierzu gehören entfettende Eisenphosphatierungen. Diese enthalten teilneutralisierte Phosphate, Tenside sowie Beschleuniger und werden vor der Lackbeschichtung zur Entfettung eingesetzt. Es bildet sich eine Eisenphosphatschicht auf der Oberfläche, die als Haftgrund für die folgende Lackierung dient. Die Entfettungswirkung dieser Eisenphosphatierungen ist hier bereits deutlich stärker als bei stark sauren Entfettungen. Allgemein gilt: Alkalische Entfettungslösungen reinigen besser als saure Reiniger. 5. Stark saure Reiniger werden zum Beizen verwendet. Zur Mineralsäure gibt man in diesem Fall ein Gemisch aus Tensiden und Inhibitoren. Oxide und Zunderschichten werden von der Metalloberfläche durch die Säuren entfernt. Die Tenside senken die Oberflächenspannung der Lösung und entfernen geringe Mengen Öle von der Oberfläche. Inhibitoren werden zur Reduzierung des Säureangriffs auf der reinen Metalloberfläche eingesetzt.

2. Wirkungsweise von Reinigerinhaltsstoffen Einzelne Inhaltsstoffe von Reinigern wurden bereits genannt. Im Folgenden soll auf die Wirkungsweise dieser Reinigungskomponenten näher eingegangen werden. 1. Hydroxide – bewirken bei elektrolytischen Entfettungen eine hohe Leitfähigkeit. In Abkochentfettungen dienen sie zur Verseifung eingetragener Fette. Hierdurch wird die Konzen-

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tration an Seife in der Lösung erhöht, wodurch die Reinigungswirkung und das Schmutz-tragevermögen verbessert werden. Allerdings kann die Bildung von Seifen auch zur Schaumbildung besonders in Spritzreinigern führen. Die Ursache der Schaumbildung sind dann nicht die Tenside der Entfettung, sondern eingeschleppte Fette, die verseift werden.In den letzten Jahren wurde vielfach bei der Befettung von Werkstücken auf natürliche Öle und Fette verzichtet und es wurden Mineralöle oder synthetische Öle eingesetzt. Bei diesen Schmierstoffen findet keine Verseifung statt. Es können dann schwächer alkalische Reiniger eingesetzt werden, die kein Hydroxid enthalten und von der Kennzeichnung her ungefährlicher eingestuft werden. 2. Silicate – zeigen eine gute Dispergierwirkung. Das Schmutztragevermögen des Reinigers wird durch Silicate deutlich erhöht. Silicate führen zu einer Filmbildung auf den gereinigten Werkstücken. Insbesondere Aluminium- und Zink-Oberflächen erhalten einen Silicatfilm, der das Material vor dem Angriff alkalischer Reinigungslösungen schützt. Mit silicathaltigen Lösungen können z. B. Aluminiumoberflächen auch beim pH-Wert von 12 ohne Angriff entfettet werden. Werden z. B. Stahloberflächen nach einem Silicatreiniger in eine saure Lösung , z. B. Phosphatierung, getaucht, ist darauf zu achten, dass mehrere Zwischenspülen eingebaut sind, da ansonsten auf der Oberfläche SiO2 ausfällt, das zu Störungen bei der weiteren Beschichtung führen kann. 3. Phosphate – dienen als Dispergatoren in Entfettungsbädern. Sie werden in Form von Orthophosphaten oder kondensierten Pyrophosphaten und Polyphosphaten eingesetzt. Pyro- und Polyphosphate dienen aufgrund ihrer komplexierenden Eigenschaften auch zur Wasserenthärtung. Anfang der 90er Jahre wurden Phosphate teilweise durch andere Produkte substituiert, da sie – falls sie unkontrolliert ins

Abwasser gelangen – zu erhöhtem Algenwachstum und damit zur Eutrophierung der Gewässer führen. Bei einer korrekten Abwasserbehandlung, auf die später noch eingegangen werden soll, sind Phosphate jedoch unproblematisch. 4. Carbonate – werden in mild alkalischen Reinigern eingesetzt. Sie dienen als Alkalireserve der Entfettungsbäder, da durch Hydrolyse von Natriumcarbonat laufend freies Alkali entstehen kann. Carbonat ist zum einen von vornherein Bestandteil vieler Reiniger. Zum anderen entstehen jedoch in vielen stark alkalischen Entfettungen (besonders im Spritzverfahren) durch Umsetzung von Natriumhydroxid mit dem CO2 der Luft auch Carbonate. 5. Borate – dienen als milde Alkalien und werden häufig in Entfettungen für Buntmetalle eingesetzt, da sie zusätzlich eine puffernde Wirkung in der Entfettungslösung hervorrufen und somit den pH-Wert stabil halten, um Angriffe auf Grundmetalle zu verhindern. 6. Komplexbildner – dienen beim Ansatz mit hartem Wasser (wenn z. B. Brunnenwasser eingesetzt wird) zur Bindung der Erdalkalimetallionen Calcium und Magnesium, da diese wiederum zur Bildung unlöslicher Seifen führen können. Diese Seifen tragen zur Hydrophobierung der Oberfläche bei. Als Komplexbildner wurde früher häufig EDTA oder NTA eingesetzt, jedoch kam es hier bei der Abwasserbehandlung zu Schwierigkeiten, d. h., Schwermetallkomplexe konnten nicht gespalten werden und führten zu einer erhöhten Schwermetallbelastung im Abwasser. EDTA darf daher in Metall bearbeitenden Betrieben nicht mehr eingesetzt werden. Heute wird hauptsächlich Gluconat verwendet. Gluconate besitzen ausgezeichnete Komplexierungseigenschaften für Härtebildner und ein sehr gutes Dispergiervermögen, womit sie auch zur Verbesserung der Reinigungswirkung beitragen.

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Schwermetallgluconatkomplexe lassen sich durch eine Abwasserbehandlung mit Calciumhydroxid umkomplexieren und somit leicht entfernen.Bei den bisher genannten Bestandteilen in Reinigungsmitteln handelt es sich um die so genannten Builderkomponenten, die prozentual gesehen den größten Anteil des Reinigers ausmachen. Eine optimale Reinigung erreicht man jedoch nur, wenn diesen Reinigern auch Tenside zugesetzt werden (s. Abb. 2). Die Anzahl der möglichen einsetzbaren Tenside ist im Gegensatz zu den anorganischen Salzen sehr viel größer. Tenside werden je nach chemischer Zusammensetzung als Netzmittel, Emulgatoren oder Dispergatoren eingesetzt. Tenside sind organische Moleküle, die aus zwei räumlich voneinander getrennten Bausteinen bestehen - einem hydrophoben, d. h. öllöslichen, und einem hydrophilen, d. h. wasserlöslichen Teil (Abb. 3). 7. Tenside – werden aufgrund ihrer elektrischen Ladung in folgende Gruppen eingeteilt: a) anionische Tenside b) nichtionogene Tenside c) kationische Tenside. Bei anionischen Tensiden besteht der hydrophile Teil aus Carbonsäuregruppen, Sulfaten, Sulfonaten oder Ethersulfaten. Das am längsten bekannte anionische Tensid ist die Seife, die man durch Verseifung von Fetten mit Natronlauge erhält. Seifen werden in Industriereinigern hauptsächlich bei der Polierpastenentfernung eingesetzt. Seifen haften sehr stark auf Metalloberflächen und lassen sich nur schwer abspülen. Bei der Polierpastenentfernung wird daher mit Film entfernenden Entfettungen nachgespült. Bei Seifen besteht ferner die Gefahr, dass zusammen mit Härtebildnern des Wassers unlösliche Kalkseifen entstehen. Diese können sich in doppelter Hinsicht negativ auf das Reinigungsergebnis auswirken. Zum einen bilden sich unlösliche Kalkseifen, die auf der Oberfläche haften bleiben und bei der Beschichtung zu Störungen führen. Darüber hinaus fällen die waschaktiven Substan-

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Abb. 2: Synergetische Wirkung von Builder und Tensid

Abb. 3: Tenside zen auch Härtebildner aus und stehen somit für den Waschprozess nicht mehr zur Verfügung. Der Einsatz von Komplexbildnern ist daher in diesem Fall unerlässlich. Die häufigsten Anionen-Tenside, die in Industriereinigern eingesetzt werden, sind Sulfonate und besonders Alkylbenzolsulfonate. Diese bilden mit den Härtebildnern des Wassers keine unlöslichen Rückstände und lassen sich auch leicht von der Metalloberfläche abspülen. Anionen-Tenside zeigen eine ausgeprägte Schäumneigung und werden daher in Industriereinigern häufig mit den nichtionogenen Tensiden kombiniert.Bei den nichtionogenen Tensiden gibt es eine Vielzahl von Produkten. Da diese Stoffe keine Ladung tragen, kommt es zu keiner Reaktion mit Metallsalzen in der Lösung. Nichtionische Tenside sind in allen pH-Bereichen stabil. Der lipophile Teil besteht aus Fettalkoholen oder Alkylaminen. Durch Reaktion mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid wird der hydrophile Teil des Tensidmoleküls

aufgebaut. Je nach Länge der hydrophilen Kette (Ethoxylierungsgrad) variieren die Eigenschaften der Tenside erheblich. Bei 1-4 Ethylenoxidgruppen hat das Tensid emulgierende Eigenschaften für Öle in Wasser. Diese Tenside mit niedrigem Ethoxylierungsgrad verhalten sich ölähnlich, sind in Wasser unlöslich und wirken in Reinigungslösungen entschäumend auf anionische Tenside. Bei 6-10 Ethylenoxidgruppen spricht man von netzenden Tensiden. Diese Stoffe sind weitgehend wasserlöslich. Bei Tensiden mit mehr als 10 Ethylenoxid-Gruppen spricht man von Dispergatoren. Auch diese sind wasserlöslich. Bei den nichtionogenen Tensiden muss allerdings berücksichtigt werden, dass die Löslichkeit mit steigender Temperatur der Lösung bis zum Trübungspunkt der Lösung abnimmt, d. h., ab einer bestimmten Temperatur bilden nichtionogene Tenside Tröpfchen in der Lösung. Bei ruhender Lösung rahmen diese Tenside auf der Lösung auf und verhalten sich wie Öle. Die beste Entfettungswirkung von Tauchreinigern liegt daher knapp unterhalb des Trübungspunktes.Unterhalb des Trübungspunktes sind nichtionogene Tenside schwache bis mittelstarke Schaumbildner. Oberhalb des Trübungspunktes wirken sie entschäumend. Um eine starke Schaumbildung zu verringern, liegt bei Spritzreinigern die optimale Entfettungstemperatur daher oberhalb des Trübungspunktes. Bei Reinigern muss daher unbedingt darauf geachtet werden, dass die in der Betriebsanleitung vorgeschriebenen Werte bezüglich Konzentration und Temperatur eingehalten werden.Ein zu hoher Salzgehalt erniedrigt den Trübungspunkt von Tensiden und führt zu Ausölungen. Eine moderne Tauchentfettung wird etwa 2-5%ig angesetzt. Lediglich elektrolytische Entfettungen werden in noch höheren Konzentrationen angesetzt. Durch eine gut gemeinte Erhöhung der Konzentration des Reinigers kann die Salzkonzentration über das Sollmaß angehoben werden. Es kommt dann zu Ausölungen, die jedoch nicht von eingeschleppten Ölen, sondern von Tensiden herrühren. Durch Verdünnen der Lösung

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und Abkühlung gehen diese Ausölungen wieder in Lösung und unterscheiden sich dadurch von eingeschleppten Ölen. Kationische Tenside spielen bei Industriereinigern eine eher untergeordnete Rolle. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um quarternäre Ammoniumsalze. Durch das Stickstoffatom im Molekül wird die hohe Oberflächenaktivität der Stoffe begründet. Kationaktive Tenside werden überwiegend in sauren Reinigern eingesetzt. Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass in Reinigungslösungen kationaktive und anionaktive Tenside nicht kombiniert werden, da diese miteinander - bedingt durch ihre entgegengesetzte Ladung - zu unlöslichen organischen Salzen reagieren. In ihrer Wirkungsweise vernichten sich diese beiden Tensidgruppen praktisch gegenseitig. Die unlöslichen organischen Salze können zu Störungen in der Entfettungsanlage durch Aufrahmen der Reaktionsprodukte führen. Außerdem kann es in der Abwasseranlage zur Bildung eines schmierigen Rückstands kommen, der sich schlecht abfiltrieren lässt. Wirkungsweise der Tenside:Der Aufbau der Tenside, d. h. der lipophile und hydrophile Teil des Moleküls, bewirkt in wässrigen Lösungen eine Orientierung zur Phasengrenze. Man spricht von Oberflächenaktivität, wenn sich der öllösliche Teil des Tensids an der Grenzfläche Wasser gegen Luft und der wasserlösliche Teil gegen Wasser orientiert. Die Oberflächenspannung der Entfettungslösung wird gesenkt. Hierdurch wird bewirkt, dass Moleküle der Lösung leichter an die Badoberfläche transportiert werden können.Von Grenzflächenaktivität spricht man, wenn Tenside an der Grenzfläche Öl/ Wasser sich mit dem öllöslichen Teil zum Öl orientieren. Grenzflächenaktive Tenside und Emulgatoren reduzieren die Grenzflächenspannung zwischen untereinander nicht mischbaren Flüssigkeiten bzw. von Flüssigkeiten gegen Feststoffe. Hierdurch wird die Emulgierung von Ölen und Fetten sowie die Dispergierung von Feststoffen ermöglicht. Diese beiden Vorgänge, das Netzen und Emulgieren, spielen beim Entfettungsvorgang eine entscheidende Rol-

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le. Die Tenside reichern sich an den Grenzflächen Wasser/Öl an, wodurch die Grenzflächenspannung erniedrigt wird. Das Öl zieht sich zu Tropfen zusammen und rollt von der Oberfläche ab. Je nach Aufbau des Reinigers kann es jetzt an die Oberfläche aufrahmen oder es wird - wenn entsprechende Emulgatoren vorhanden sind emulgiert. Neuartige Reiniger sind darauf ausgerichtet, möglichst gut umzunetzen, aber weniger gut zu emulgieren. Durch Standzeit verlängernde Maßnahmen, wie Ölskimmer oder Separatoren, können die Öle leichter aus diesen Reinigern entfernt und somit kann die Lebensdauer der Reinigungslösung verlängert werden. Bei demulgierenden Tauchentfettern besteht allerdings die Gefahr, dass die Öle zu schnell an der Oberfläche aufrahmen und somit die zu reinigenden Werkstücke beim Ausfahren aus der Entfettung wieder zurückbefetten. Stark emulgierende Reiniger werden meist nicht regeneriert, sondern es wird solange darin entfettet, bis sie mit Öl gesättigt sind, und dann neu angesetzt.

3. Verfahrensablauf vor dem Emaillieren 3.1 Alkalische Entfettung Der Arbeitsablauf beginnt mit der alkalischen Entfettung. Die Entfettungsbäder werden meistens mehrstufig gefahren. In 2-4 aufeinander folgenden Bädern wird häufig ein Entfettungsprodukt eingesetzt. Das erste Bad wird am stärksten mit Verunreinigungen belastet, da hier eine Grobreinigung durchgeführt wird. In den folgenden Bädern erfolgt die Feinreinigung. Beim Badwechsel ist es daher sinnvoll, das erste Bad zu verwerfen und die folgenden Bäder in die vorherige Wanne zurückzupumpen. In der letzten Wanne wird dann ein neues Bad angesetzt. Schaltet man die Entfettungen kaskadenförmig entgegen dem Warenfluss, so gelangt wenig belastete Entfettungslösung in das erste Bad.Die Zusammensetzung der Bäder hängt von folgenden Faktoren ab: a) Art der Verschmutzung Die Arten der Verschmutzungen sind in Tabelle 2 zusammengestellt.In den meis-

ten Fällen sind die Verschmutzungen der zu reinigenden Werkstücke recht vielfältig. Besonders bei Lohnemaillierern werden häufig Teile angeliefert, bei denen keine Kenntnis über die vorhandene Verschmutzung vorliegt.Im Allgemeinen sind Mineralöle recht unproblematisch zu entfernen. Bei Emulsionen ist die Entfernung von der Metalloberfläche in den meisten Fällen recht einfach, da vorhandene Befettungen, wie der Name bereits sagt, voremulgiert sind. Schwierigkeiten bereiten jedoch oft Emulgatoren, die in die Entfettungslösung eingetragen werden und eventuelle demulgierende Eigenschaften des Reinigers zerstören, so dass angeschlossene Ölabscheider oder Dekanter kein Öl mehr abtrennen. Außerdem können eingetragene Emulgatoren zu erheblichen Schaumproblemen führen, so dass Entschäumer zugegeben werden müssen. Spezielle Tensidgemische, die mit Entschäumern kombiniert werden, können in diesen Fällen zugegeben werden, um die demulgierende Wirkung des Reinigers zu erhalten und eine übermäßige Anreicherung von emulgierten Ölen zu verhindern. b) Anlagentechnik: Bei der Auswahl des Reinigers ist in erster Linie auf die vorhandene Anlagentechnik zu achten.In Spritzanlagen wird durch die kinetische Energie des Spritzvorgangs die Reinigungswirkung erhöht. In Spritzanlagen müssen Reiniger mit niedrig schäumenden, meist nichtionogenen Tensiden eingesetzt werden. Es ist unbedingt darauf zu achten, dass die Arbeitstemperatur eingehalten wird, da Spritzreiniger bei niedrigen Temperaturen zur Schaumbildung neigen. Bei Spritzreinigern geht die Schaumbildung oberhalb des Trübungspunktes zurück, außerdem hat der Reiniger hier die beste Reinigungswirkung. Spritzreiniger wirken schwächer emulgierend als Tauchreiniger, d. h., eingetragene Öle rahmen sehr schnell auf und sollten daher kontinuierlich aus dem Bad entfernt werden. In Tauchentfettungsanlagen werden dagegen Reiniger mit stark schäumenden Tensiden eingesetzt, die die eingetragenen Öle im Allge-

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Tab. 2: Art der Verschmutzung

meinen sehr gut emulgieren. Dies ist auch erforderlich, damit die Öle nicht zu schnell an die Badoberfläche aufsteigen und beim Herausheben der Teile zu einer Rückbefettung führen. Zur Unterstützung der Reinigungswirkung sollte eine Bewegung der Werkstücke erfolgen, z. B. durch Anheben und Absenken der Gestelle oder durch Umwälzen der Reinigungslösung. Hierdurch findet eine Diffusion der Schmutzpartikel von der Warenoberfläche in die Reinigungslösung statt, wodurch der gesamte Reinigungsvorgang beschleunigt wird. Eine Bewegung der Entfettung durch Luft ist meistens unzweckmäßig, weil die Entfettungslösung durch die eingeblasene Luft stark abkühlt. Außerdem wird die Auswahl an Reinigungsmitteln deutlich eingeschränkt, da nur Produkte mit extrem niedrigem Schaumvermögen eingesetzt werden können, wie sie sonst bei der Spritzentfettung üblich sind.Bei der Ultraschallreinigung können nicht nur Fette und Öle, sondern auch lose aufliegende Pigmente und Graphit abgelöst werden. Es können auch Werkstücke mit ungünstiger Geometrien, wie dünnen Bohrungen oder

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bildner binden jedoch auch andere Metalle, wie z. B. Nickel. Bei schwachen Komplex-bildnern findet jedoch bei der Abwasserbehandlung mit Kalkmilch eine Umkomplexierung statt, so dass es nicht zu erhöhten Metallwerten im Abwasser kommt. d) Anforderungen an die gereinigte Ober-

Sacklöchern, gereinigt werden. Bei einer elektrolytischen Entfettung werden die zu reinigenden Werkstücke anodisch oder kathodisch gepolt. In der Entfettungslösung werden letzte Verunreinigungen durch Gasbildung (Sauerstoff an der Anode oder Wasserstoff an der Kathode) abgesprengt. c) Wasserqualität: Die Qualität des eingesetzten Wassers ist entscheidend für die Auswahl des Reinigers. Wird z. B. Brunnenwasser eingesetzt, so enthält dieses häufig Härtebildner wie Ca- und Mg-Salze sowie Eisenverbindungen. Diese Metallionen bilden mit einigen Bestandteilen des Reinigers, wie Silicaten oder anionischen Tensiden, unlösliche Salze.Diese unlöslichen Bestandteile bleiben auf der Oberfläche haften und können dann zu Störungen beim nachfolgenden Emaillierprozess führen. Kann aus Kostengründen nicht auf Brunnenwasser verzichtet werden, sollten Reiniger mit schwachen Komplexbildnern eingesetzt werden. Auch die separate Dosierung von komplexierenden Substanzen hat sich bewährt. Diese binden die CaSalze und halten sie in Lösung. Komplex-

fläche: Für die Auswahl eines geeigneten Reinigungsmittels ist zunächst von entscheidender Bedeutung, welches Reinigungsergebnis gefordert ist.Beim Pulveremaillieren ist es in einigen Fällen bereits möglich, mit einem Neutralreiniger zu entfetten. Hier müssen nur Metallspäne und der überwiegende Anteil der Befettung entfernt werden. Man hat bei den hier eingesetzten Neutralreinigern den Vorteil, dass keine Salzreste auf der Oberfläche zurückbleiben können. Beim ETE-Verfahren und beim konventionellen Emaillieren muss die Oberfläche dagegen frei von Ölen, Fetten und Korrosionsprodukten sein. e) Material und Geometrie der Werkstücke: Da überwiegend Stahl gereinigt wird, kann mit stark alkalischen Reinigern gearbeitet werden.Bezüglich der Geometrie der Teile ist darauf zu achten, dass schöpfende Teile möglichst so aufgehängt werden, dass nur eine geringe Verschleppung in nachfolgende Spülbäder und somit auch in eine evtl. vorhandene saure Beize erfolgt. Besonders bei silicathaltigen Reinigern kommt es durch Verschleppung von Silicaten in saure Bäder zur Ausfällung von Kieselsäuren auf der Oberfläche, die anschließend zu Störungen bei der Emaillierung führen. Spülbäder müssen daher bei Verschleppung häufiger neu angesetzt oder bei Fließspülen sollte der Wasserzufluss deutlich erhöht werden.Durch kaskadenförmige Anordnung der Spülbäder können erhebliche Mengen Spülwasser eingespart werden. Hierbei wird Frischwasser in das letzte Spülbad gegeben. Im Gegenstromprinzip wird das Spülwasser zurückgeführt und dient zur Ergänzung von Verdampfungsverlusten im letzten Entfettungsbad.

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f) Anforderungen des Anwenders: Der Anwender möchte natürlich eine Entfettung einsetzen, die einen störungsfreien Ablauf des Verfahrens gewährleistet. Dies fängt bereits bei der Dosierung des Reinigers an. Hier werden häufig Flüssigkonzentrate eingesetzt. Diese haben den Vorteil, dass sie über Dosierpumpen dem Bad zugegeben werden können. Ein langwieriges Vorlösen, wie es bei salzförmigen Produkten erforderlich ist, entfällt somit. Natürlich sind Flüssigreiniger im Verhältnis zu salzhaltigen Produkten geringfügig teurer. Die Entfettungskonzentrate enthalten meistens die etwas teureren Kaliumsalze, die besser löslich sind als Natriumsalze. Da die Löslichkeit von Tensiden in salzhaltigen Lösungen begrenzt ist, ist es häufig bei flüssigen Reinigern erforderlich, mit zwei Komponenten zu arbeiten – einer so genannten Builderlösung und einer Netzmittelkomponente. Die Dosierung der Builderkomponente kann über die Leitfähigkeit erfolgen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass Hydroxid mit dem CO2 der Luft zu Carbonat umgewandelt wird. Dadurch steigt die Salzkonzentration an. Um eine konstante Hydroxidkonzentration aufrecht zu erhalten, muss daher der vorgegebene Leitwert unter Umständen nach oben korrigiert werden. Eine regelmäßige Überwachung der Bäder durch Alkalibestimmung (evtl. separate Hydroxidbestimmung) ist daher erforderlich. Die Netzmittelkomponente wird in einem bestimmten Verhältnis zur Builderkomponente mitdosiert. Die separate Analytik von Tensiden ist nur in einigen Fällen möglich, sie ist jedoch etwas aufwändiger und störungsanfälliger – siehe Punkt 6. Der geringere Arbeitsaufwand durch die einfachere Handhabung rechtfertigt jedoch in den meisten Fällen diese Mehrkosten. Weiterhin möchte der Anwender die Entfettungslösung möglichst selten wechseln, denn ein Badwechsel kostet Zeit und belastet die Abwasseranlage. Um möglichst lange Badstandzeiten zu erhalten, müssen Badpflegeund Recyclingmaßnahmen installiert werden – siehe Punkt 6 und 7. Natürlich orientiert der Anwender auf eine möglichst ein-

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fache Badüberwachung sowie eine Entfettung, die bei der Entsorgung keine Probleme bereitet. Die vorgegebenen Grenzwerte bezüglich Metallgehalte und CSB-Werte im Abwasser müssen bei der üblichen Abwasserbehandlung eingehalten werden. 3.2 Saure Beize Bei der Einschicht-Weißemaillierung oder Direktweißemaillierung (DWE) wird eine Abtragsbeize benötigt. Bei den anderen Emaillierverfahren, die Haftoxide benötigen, wird eine Beize zur Entfernung von Korrosionsprodukten (Entrostungsbeize) benötigt. Ist sichergestellt, dass im laufenden Betrieb keine verrosteten Teile anfallen, kann bei den anderen Emaillierverfahren die saure Beize entfallen. Für den Beizvorgang wird überwiegend erwärmte Schwefelsäure oder auch kalte Salzsäure eingesetzt, wobei Salzsäure den Nachteil hat, dass sie zur Anlagenkorrosion führt.Es wird ca. 10%ige H2SO4 bei Temperaturen von 50 - 60°C eingesetzt. Zur Reduzierung des Beizangriffs auf das Grundmaterial können der Beize (wenn ein geringer Abtrag gewünscht wird) geringe Mengen Inhibitoren zugesetzt werden. Die Beize kann bis zu einem Eisengehalt von etwa 50 g/l gefahren werden. Dann wird das Eisen aus der Lösung entfernt. Da bei höheren pHWerten ab ca. 3 das gelöste Eisen ausfällt, ist darauf zu achten, dass nachfolgende Spülen sauer eingestellt werden.

Abb. 4: Wasserablaufprobe

3.3 Passivierung Nach der Beize ist die Metalloberfläche von Ölen und Korrosionsprodukten befreit. Da die leicht saure, „aktivierte“ Oberfläche zur Korrosion neigt, ist eine alkalische Passivierung erforderlich. Passivierungsprodukte sind sowohl salzförmig als auch flüssig. Wurden früher häufig nitrithaltige Produkte verwendet, geht man seit einigen Jahren zu nitritfreien Produkten über. Flüssige Produkte enthalten meistens Hydroxide und Amine. Eine Dosierung über den pH-Wert ist hier am sinnvollsten. Durch die Umsetzung von Hydroxid zu Carbonat findet eine Aufsalzung statt. Da Salzreste auf der Oberfläche die Emaillierung stören, sollte der Leitwert der Passivierung mit überwacht werden.

4. Prüfung des Reinigungsergebnisses Zur Prüfung auf organische Verunreinigungen dient nach wie vor der Wasserbruchtest. Die zu prüfende Oberfläche wird nach dem Spülen kurz in Wasser oder in eine schwefel- bzw. salzsaure Lösung getaucht und anschließend herausgezogen. An der Luft muss der Wasserfilm bei einer fettfreien Oberfläche gleichmäßig ohne so genannte Inselbildung ablaufen. (s. Abb. 4).Um die Benetzung der Oberflächen genauer zu quantifizieren, kann hier auch mit so genannten Testtinten mit genau eingestellter Oberflächenspannung gearbeitet werden. Die zu prüfende Oberfläche wird mit den Tinten eingestrichen. Je nachdem, ob die aufgestrichene Testtinte verläuft oder sich zusammenzieht, ist das vorgegebene Entfettungsergebnis erreicht oder nicht. Mittels einer Randwinkelmessung kann hier auch mit einem Messgerät die Form des Wassertropfens auf der Oberfläche gemessen und so auf die Benetzbarkeit der Oberfläche geschlossen werden (Abb. 5). Natürlich sind noch weitere Prüfmethoden möglich. Hierbei handelt es sich jedoch um aufwändigere Prüfungen, die mittels Röntgenfluoreszenzanalytik oder Rasterelektronenmikroskopie durchgeführt werden, jedoch in der Praxis nicht einsetzbar sind.

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5. Störungen in Entfettungsbädern Im laufenden Betrieb kann es zu verschiedenen Störungen beim Entfetten vor dem Emaillieren kommen. Die Tabelle 3 zeigt Ursachen der Störungen und gibt Auskunft, wie diese beseitigt werden können.

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Tab. 3: Ursachen und Beseitigung von Störungen in Entfettungsbädern Erscheinung

Ursachen

Abhilfe

Teile sind nicht

Konzentration der Entfettung

Entfettung analysieren und das

ausreichend entfettet

zu gering

Bad lt. Betriebsanweisung ergänzen

6. Analytik und Badüberwachung

Entfettungsbad gesättigt

Ölbestimmung durchführen, ggf.

mit Ölen und anderen

Neuansatz des Entfettungsbades

Entfettungsbäder müssen regelmäßig analysiert werden. Zur Badkontrolle dient bei alkalischen Entfettungen eine einfache Gehaltsbestimmung über die Alkalität. Bei dieser Titration mit Säure gegen einen Indikator geht man davon aus, dass alle Komponenten der Entfettung in gleicher Menge verbraucht oder ausgeschleppt werden. Es wäre zu aufwändig, jeden Bestandteil eines Reinigers zu analysieren.Die fehlende Menge Reiniger wird über das Konzentrat ergänzt. Bei Flüssigprodukten, bei denen die Reinigungsverstärker separat zugegeben werden, erfolgt die Dosierung in einem vorher festgelegten Verhältnis zueinander.Wie bereits erwähnt, können in einigen Fällen Tensidgehalte in Entfettungslösungen durch die Oberflächenspannung bzw. dynamische Oberflächenspannung bestimmt werden, wobei die dynamische Oberflächenspannung noch bessere Aussagen über die Wirksamkeit der Tenside liefert (Abb. 6). Man erstellt eine Eichkurve mit dem Tensidgemisch und vergleicht diese mit dem Kurvenverlauf der Entfettungslösung. Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten:

Verunreinigungen

Bei dieser Messung wird die Gesamtmenge der Tenside als Summenparameter erfasst, d. h., in diese Messung gehen auch

Temperatur abgesunken

heizen Bei Spritzentfettungen:

Anlage überprüfen, ggf. Düsen

Spritzdruck nicht ausreichend.

reinigen

Düsen verstopft oder Pumpen defekt Öle schwimmen auf

Entfettungslösung erschöpft

der Badoberfläche,

Analyse und Ölbestimmung, ggf. Neuansatz

Rückbefettung der Teile beim Ausfahren

Falsches Reinigungsmittel

aus der Entfettung

Zugabe von Entfettungsverstärkern, Emulgatoren, Einsatz eines emulgierenden Reinigers beim Neuansatz

Schaumbildung

Arbeitstemperatur zu niedrig

Bad auf vorgeschriebene Arbeitstemperatur erwärmen

Pumpensystem zieht Luft

Anlage überprüfen

(Spritzentfettung) Einschleppung von hoch-

Zugabe von Entschäumern

schäumenden Emulgatoren

Tenside ein, die durch emulgierte Bearbeitungsöle eingeschleppt werden. Werden also teilweise wasserlösliche Öle ent-

Abb. 5: Randwinkelmessung am Wassertropfen

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Bad auf Betriebstemperatur

fettet, kann diese Bestimmungsmethode nicht eingesetzt werden. Bei stark emulgierenden Entfettungen, bei denen kein Öl durch Separatoren abgetrennt wird, bestimmt man auch den Ölgehalt mit Hilfe eines Prüfkolbens. Zu diesem Zweck werden 100 ml Entfettungslösung in den Kolben gegeben und bis zur Eichmarke mit Säure aufgefüllt. Die Mischung lässt man 24 h bei 50°C stehen. Durch Säurespaltung setzt sich das Öl nach oben ab. An der vorhandenen Skala kann der Ölgehalt in ml/l direkt abgelesen werden (Abb. 7).

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Abb. 7: Ölmesskolben mit angesäuerter Entfettung nach 24 Std. Standzeit

Abb. 6: Bestimmung von Tensiden

7. Badpflege In Abb. 8 sind die Auswirkungen der Waschlaugenpflege auf das Produktionsergebnis dargestellt. Beim Entfettungsvorgang werden laufend Öle und andere Verunreinigungen in das Reinigungsbad eingetragen. Alkalische Reinigungslösungen emulgieren jedoch nur eine begrenzte Menge an Verschmutzungen. Mit zunehmender Verunreinigung sinkt daher die Reini-

Abb. 8: Reinigung als Funktion der Zeit

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gungsleistung des Bades kontinuierlich ab bis zu dem Punkt, wo das Entfettungsergebnis nicht mehr akzeptabel ist und ein Neuansatz erforderlich wird. Ein Neuansatz ist jedoch mit Kosten (Reinigungsmittel und Entsorgung) verbunden. Darüber hinaus schreibt das Wasserhaushaltsgesetz die Reduzierung der Schadstofffracht nach den anerkannten Regeln der Technik vor, d. h., der Einsatz von Bad-

pflegemaßnahmen zur Standzeitverlängerung wird vom Gesetzgeber vorgeschrieben. Man versucht bei diesen Maßnahmen, die Öle und Verschmutzungen aus dem Bad zu entfernen, so dass das Bad ständig etwa auf dem gleichen Verschmutzungsgrad arbeitet und der Sägezahneffekt nicht mehr auftritt. Es ist auch im Sinne der Qualitätssicherung, ein Entfettungsbad unter möglichst gleich bleibenden Bedingungen zu betreiben. Die folgenden Methoden zur Standzeitverlängerung haben sich daher bewährt: (1) Überlaufrinnen am Rande des Entfettungsbades können kontinuierlich das aufrahmende Öl aus der Entfettungslösung abtrennen. Ferner kann aufschwimmendes Öl auch durch Ölskimmer aus dem Bad entfernt werden. Hierbei handelt es sich um rotierende Scheiben oder umlaufende Bänder, die das Öl aus dem Bad ziehen und außerhalb des Bades abstreifen. Man kann ein Entfettungsbad auch in einen Absetzbehälter pumpen, der dann als Beruhigungsbecken dient. Lässt man das Bad einige Tage – z. B. über das Wochenende – stehen, kann das Öl aufrahmen und anschließend abgetrennt werden. Durch Zugabe von so genannten Demulgatoren kann man auch eine Emulsion brechen und somit das Aufrahmen der Öle hervor-

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rufen. Bei diesen Demulgatoren handelt es sich häufig um organische Stoffe, die mit den Emulgatoren, die durch die Öle eingetragen werden, reagieren und diese praktisch unwirksam machen. Es bedarf hier allerdings einer genauen Anpassung auf den Reiniger, da sonst die Tenside des Reinigers auch zerstört werden und somit die Reinigungswirkung der Entfettung verloren geht. (2) Aufwändiger, aber auch entsprechend effektiver bei der Ölabtrennung sind Systeme, die eine Trennung von Öl und Reinigungsphase bewirken. Es sind dies Systeme, die durch Zentrifugalkraft oder Membrantechniken eine Ölabtrennung bewirken. Die im Folgenden beschriebenen Geräte werden hier bisher mit Erfolg eingesetzt (s. Tab. 4). a) Bandfilter: Mit dem Bandfilter wird Grobschmutz aus der ersten Entfettungsstufe, wie Späne oder Metallabrieb, entfernt. Bei Spritzanlagen wird hierdurch die Wartung der Spritzdüsen vereinfacht. b) Separatoren: Diese sind geeignet für demulgierende Reinigersysteme. 3-Phasen-Separatoren trennen Öl, Reinigungslösung und Schlamm voneinander. Durch Zentrifugalseparatoren wird bei ca. 7 000 U die Schwerkraft um das Tausendfache erhöht. Die Trennungszeit kann dabei auf Sekunden verkürzt werden. Zur Erhöhung der Klärfläche befinden sich im Separator konische Teller. Hierdurch wird der Sedimentationsweg verkürzt und das leichte Öl nach innen gedrängt, während die wässrige Lösung nach außen fließt. c) Ultrafiltration: Diese ist geeignet für emulgierende und demulgierende Reiniger. Es muss jedoch eine Vorreinigung erfolgen, so dass freies Öl und Schlamm abgetrennt werden, um ein Verstopfen der Ultrafiltrationsmembranen zu verhindern. Bei der Ultrafiltration erfolgt eine Trennung der Ölphase von der wässrigen Phase durch unter-schiedliche Molekülgröße. Die Mischung wird unter

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Druck gegen eine Membran quer zur Fließrichtung gedrückt. Die Waschlauge passiert die Membran (Permeat), während die Öle im Retentat angereichert werden. Bei der Ultrafiltration entstehen Retentate mit bis zu 50 % Ölgehalt, das Permeat ist ölfrei.Bei der Ultrafiltration verhalten sich Emulgatoren wie Öle und werden daher in der Lösung abgereichert. Bei der Auswahl der Reiniger muss beim Einsatz von Ultrafiltration darauf geachtet werden, dass silicatfreie Reiniger eingesetzt werden. Aufgrund von pH-Wert-Schwankungen bei der Filtration kann es ansonsten zu einem Verblocken der Membran durch ausfallende Silikate kommen. d) Ringkammerentöler: Diese sind geeignet für demulgierende Entfettungen. Bei dieser einfachen Trenntechnik durchströmt die Lösung einen Behälter mit speziell angeordneten Platten. Hierdurch findet eine Beruhigung statt. Bedingt durch die spezielle Plattenanordnung wird das Aufrahmen der Öle begünstigt. Diese können dann im oberen Teil der Geräte entfernt werden.Weitere Verfahren zur Ölabtrennung sind einfache Schwerkraftentöler oder Schlauchskimmer, die aufgerahmtes Öl von der Oberfläche des Entfettungsbades abziehen.Mit den genannten Standzeit verlängernden Maßnahmen können Entfettungsbäder, die ansonsten wöchentlich neu angesetzt werden müssten, über Wochen oder Monate ohne Neuansatz betrieben werden. Komplett ohne Neuansatz wird man jedoch in der Regel nicht zurechtkommen, da nicht

alle Fremdsubstanzen durch die genannten Trenntechniken entfernt werden und sich somit anreichern. Besonders bei der Entfettung von Buntmetallen kommt es zur Anreicherung von Metallsalzen.

8. Entsorgung Für die Entsorgung eines Entfettungsbades kann der folgende Ablauf empfohlen werden: Ansäuern der Entfettungslösung mit Abfallsäure oder Eisen-III-Chloridlösung auf pH-Wert 2. Hier trennen sich verbliebene Öle und können von der Oberfläche entfernt werden. Außerdem werden bei niedrigem pH-Wert kondensierte Phosphate, die komplexierend wirken, in nicht komplexierende Orthophosphate umgewandelt. Man lässt diese Mischung etwa einen halben Tag stehen und erhöht erst dann den pH-Wert mit Kalkmilch, also suspendiertem Calciumhydroxid, auf ca. 7,5 - 8. Muss vornehmlich Nickel ausgefällt werden, ist ein pH-Wert von 9 günstiger. Höher als 9 sollte der pH-Wert jedoch nicht angehoben werden, da ansonsten wieder Zinkhydroxid aufgelöst wird. Die pH-Anhebung sollte auf jeden Fall mit Calciumhydroxid und nicht mit Natronlauge durchgeführt werden, denn durch die vorhandenen Calciumionen werden zusätzlich Phosphate, Silicate, Fluoride und Seifen ausgefällt, die ansonsten ins Abwasser gelangen würden. Zur Verbesserung der Flockung können der Lösung noch geringe Mengen Flockungsmittel zugegeben werden. Hierdurch wird eine bessere Filtrierbarkeit gewährleistet. Man lässt

Tab. 4: Aufbereitungsverfahren zur Standzeitverlängerung wässriger Reinigungsmedien

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den entstandenen Niederschlag absitzen und bestimmt in der überstehenden Lösung die Metallgehalte.Mit der so beschriebenen Abwasserbehandlung müssten die vorgeschriebenen Grenzwerte unterschritten sein. Ist dies nicht der Fall, können geringe Mengen Komplexspalter zugegeben werden, die Restmetallgehalte abtrennen. Nach Zugabe eines Komplexspalters sollten die Metallgehalte erneut bestimmt werden. Erst dann kann der Schlamm ab-

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gepresst und die Lösung abgelassen werden.

9. Literatur 1) J. Kresse u. 9 Mitautoren: Säuberung technischer Oberflächen, Expert-Verlag, Ehningen b. Böblingen,1988 2) K.-P. Müller: Praktische Oberflächen-

technik, Vieweg-Verlag, Braunschweig/Wiesbaden,1995 3) E. Lutter: Die Entfettung, Grundlagen, Theorie und Praxis, E. LeuzeVerlag, Saulgau/Württ., 2. Auflage, 1990 4)T. W. Jelinek: Reinigen und Entfetten in der Metallindustrie, E. Leuze-Verlag, Saulgau/Württ.,1999

Schulungsplan 64. Emailtechnischer Kursus Im Auftrag des Deutschen Email Verbandes e. V. veranstaltet das IBE in der Zeit vom 12. - 16. September 2005 an der Fachhochschule Südwestfalen in Iserlohn den Kurs III. Die Anmeldunterlagen sind bei der Geschäftsstelle abrufbar.

Montag, 12.9.2005 9.00 Uhr Begrüßung der Teilnehmer, Klärung organisatorischer Fragen 9.15 Uhr Die Leistungen der Emailverbände (Dipl.-Kfm. Claus Thielmann, DEV / IBEGeschäftsstelle, Hagen) 9.45 Uhr Glas – Email – Keramik - Grundlagen - Gemeinsamkeiten und Unterschiede - Formgebung - Glasieren, Dekorieren - Einbrennen (Dipl.-Ing. Werner Weisenhaus, Kursleiter) 11.15 Uhr Trägermetalle Aluminium, Edelstahl, Kupfer - Anforderungen an das Substrat - Vorbehandlung - Frittenauswahl - Emaillierung (Dipl.-Ing. Eckhard Voß, Wendel GmbH, Dillenburg)

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13.15 Uhr Betriebliche Praxis der Emaillierung von Kupfer, Aluminium und Edelstahl - Überblick über den Einsatz emaillierter Aluminiumwerkstoffe in der Industrie - Vorstellung der eingesetzten Emaillierverfahren - Haupteinflussgrößen, die die Emaillierbarkeit von Aluwerkstoffen beeinflussen - Häufige Emaillierfehler und deren Ursache - Betriebliche Praxis bei der Emaillierung von Cu und Sondermetallen (Dr. Wolfgang Kühn, Kühn Email GmbH, Grünhain) 14.15 Uhr Vorbehandlung: Entfetten und Spülen - Grundlagen - Industrielle Anwendung (Dipl.-Ing. Jörg Neumann, Miele & Cie. KG, Gütersloh) 15.35 Uhr Selbstreinigende Emaillierungen in Backräumen - Pyrolytische und katalytische Systeme - Probleme und Grenzen der Verwendung von pyrolytischen Backräumen durch Spannungs- und Temperaturbelastung - Sich daraus ergebende Konsequenzen bei Konstruktion, Emaileinsatz und verarbeitung (Dr. Friedrich Faber, Schwarzenberg)

Dienstag, 13.9.2005 8.00 Uhr Alternative Werkstoffe zum Email - Email als Verbundwerkstoffkomponente - Silicatwerkstoffe (Glas, Keramik, Beton) - Metalle - Organische Kunststoffe - Nichtoxidische, anorganische Schichtmaterialien - Sekundärschichten auf Emails (Prof. Dr. Peter Hellmold, Wissenschaftlicher Leiter des DEV, Halle) 9.00 Uhr Fertigemails (RTU) – Einfach, sicher, preisgünstig - Der Weg zu RTU-Emails - Einteilung der Fertigemails - Anforderungen und Herstellung - Aufbereitung bei Anwendern - Produktbeispiele - Anwendungsgebiete und Verfahrenstechniken (Dipl.-Ing. Leo Preuss, Preuss Escol, Leverkusen) 10.20 Uhr Schweißen unter Berücksichtigung emailtechnischer Gesichtspunkte - Wirtschaftliche Alternativen - Trennen - Fügen (Dipl.-Ing. Herbert Bayer, Leichlingen)

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11.20 Uhr Dielektrische Emaillierungen (Kerdi) mit außergewöhnlichen Eigenschaften - Definition und Eigenschaften eines dielektrischen Emails - Voraussetzungen für eine erfolgreiche Emaillierung - Dilatometrische Daten der neuen Emailtypen - Eigenschaften von Kerdi 2 im Vergleich zu Kerdi 1 - Überhitzungsschutz mittels Ableitstrom - Anwendungsmöglichkeiten (Ing. Rudi Meinen, Ferro Techniek B.V., Gaanderen) 13.30 Uhr Emaillierwerksplanung und realisierung unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten - Aufgabenstellung - Arbeitsablauf - Datenerfassung und -auswertung - Kostenermittlung - Entscheidungskriterien (Dipl.-Ing. Markus Balzer, Eisenmann KG, Böblingen) 14.30 Uhr Prozesstechnik und Versuchsplanung - Einführung in das Thema - Erfassung der Einflüsse und Reaktionen - Deutung der Ergebnisse - Erweiterungsmöglichkeiten (Dr. Jörg Wendel, Wendel GmbH, Dillenburg) 15.50 Uhr Transportsysteme im Emaillierwerk - Darstellung der in Emaillierwerken vorhandenen Handlinggeräte und Transportsysteme - Anwendungsmöglichkeiten und Produktbeispiele (Dipl.-Ing. Thomas Heitmann, LOI Thermprozess GmbH, Essen)

Mittwoch, 14.9.2005 8.00 Uhr Theorie und Praxis der Elektrotauchemaillierung (ETE) Abfahrt des Autobusses zur Firma Miele

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nach Gütersloh ab Parkplatz Alexanderhöhe 9.30 Uhr ETE-Einführungsvortrag - Direktweiß - Zweischicht/Einbrand (Dipl.-Ing. Jörg Neumann, Miele & Cie. KG, Gütersloh) - anschließend Betriebsbesichtigung - Mittagessen im Miele-Betriebsrestaurant Rückkehr nach Iserlohn gegen 17.00 Uhr

Donnerstag, 15.9.2005 8.00 Uhr Möglichkeiten der SchilderDekoration - Das Schablonieren - Der direkte Siebdruck - Dekorieren mit Abziehbild (Heinz Hettich, Allgeier Email GmbH, Triberg)

tels Videofilm (12 Min.) (Dipl.-Ing. Rudolf Schmalenbach, Wendel GmbH, Dillenburg) 13.45 Uhr Praktische Anwendung der Emailliertechnik - Industrieemaillierung (z. B. Boiler, Wärmetauscher, Silos, Architektur) (Dipl.-Ing. Christian Schlegel, Pemco BVBA, Brugge) 14.45 Uhr Emaillierte Großbehälter und stahlemaillierte Reaktoren für die pharmazeutische und chemische Industrie - Emailunterschiede im Vergleich zur konventionellen Emaillierung - Emaileigenschaften - Emailauftrag und -einbrand - Qualitätssicherung (Dipl.-Krist. Steffen Sachsenröder, EHW Thale Email GmbH, Thale)

9.00 Uhr Enameris – Siebdruck in der dritten Dimension - Das Enameris-Verfahren - Möglichkeiten und Grenzen (Dipl.-Ing. Christian Schlegel, Pemco BVBA, Brugge)

16.15 Uhr Repetitorium der bisher im Lehrgang behandelten Themen mit mündlicher Prüfung zum Erwerb des Scheines III

10.20 Uhr Trägerwerkstoff Stahl - Auswahlkriterien für emaillierfähigen Stahl - Grundbegriffe der Stahlherstellung - Stahlsorten für die Emaillierung - Auswahlkriterien (Eigenschaften, Schmelzanalyse, Umformverhalten, Beizverhallten, Emaillierfährigkeit, Emailhaftung etc.) - Typische Anwendungsgebiete (Emaillierverfahren, Produkte) (Dipl.-Ing. Koen Lips, Pemco BVBA, Brugge)

8.00 Uhr Qualitätsmanagement - Qualitätssicherungssysteme - DIN EN ISO 9001 - DIN EN ISO 14001 (Umweltmanagementsystem) - Weitere Systemelemente (Dipl.-Ing. Werner Weisenhaus, Kursleiter)

11.30 Uhr Trägerwerkstoff Gusseisen - Emailliertechnologie - Vorbehandlung der Gusseisenoberfläche - Emailliertechnologien, trocken/nass - Einsatzgebiete/Produktgruppen, dargestellt an Beispielen - Fehlermöglichkeiten und Qualitätsrichtlinien - Vorstellung einer Produktionsanlage mit-

Freitag, 16.9.2005

9.30 Uhr Grundlagen der Arbeitsorganisation - Mit Gruppen- und Zirkelarbeit zu mehr Poduktivität (Dipl.-Ing. Winfried Willsch, ThyssenKrupp Stahl AG, Düsseldorf) 11.00 Uhr Verbandsexamen mit schriftlicher Prüfung in den Fächern - Technologische Grundlagen, Email und Emaillierungen - Emailliertechnik Stahlblech - Emailliertechnik Gusseisen - Formgebungstechnik

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Aus der Verbandsarbeit AK Gussemaillierung am 14.4.2005 in Dillenburg Der Obmann des Arbeitskreises, F.-J. Behler, begrüßt die Anwesenden. Zur Niederschrift der letzten Sitzung wird festgestellt, dass unter TOP 4 dort der Titel der Normvorlage um den Begriff Armaturen ergänzt werden muss. Der korrekte Titel des Normvorschlages lautet: Innen und außen emaillierte Armaturen und Formstücke für die Roh- und Trinkwasserversorgung. Zum TOP 9 des Protokolls merkt Prof. Hellmold an, dass es dort heißen muss: Laut Dr. Wendel ist ein Parameter der Sauerstoffbedarf des Gusses, der Rückschlüsse auf die Oxidationsprodukte des Kohlenstoffs zulässt. Mit diesen Änderungen wird das Protokoll genehmigt. Normungsfragen, Stand der Dinge Hier berichtet Prof. Hellmold, dass die nächste Normenausschuss-Sitzung erst unmittelbar nach der DEV-Tagung am 27. und 28.4.2005 in Bad Mergentheim stattfindet. Am 4.4.2005 hat in Berlin eine routinemäßige CEN-Sitzung stattgefunden. Es wurden Fragen zum Stand der laufenden Normvorhaben erörtert. Hinsichtlich der Norm über Wärmetauscherbleche erinnert er an die langjährige Diskussion über das Emaillierverfahren (ESTA gegen Tauchen, Vor-/Nachteile). Normfestlegungen über die Kantenemaillierung wurden aus dem Entwurf herausgenommen und sollen zwischen Kunde und Lieferant geregelt werden. Als generelles Problem betont Prof. Hellmold den Mehrheitsentscheid bei Produktnormen. Hier sind auch Mitglieder stimmberechtigt, obwohl das von Ihnen vertretene Land/Organisation keinen direkten sachlichen Bezug zum Normvorschlag hat. Hinsichtlich der Überprüfung der DINNormen im Fünfjahres-Zyklus sollte laut Prof. Hellmold auch die Überführung in den CEN-Status erörtert werden (Schlag-

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festigkeit CR-, CD-Auswaschung in Lebensmittelemails, Reibverschleiß usw.). Auf der DIN-Sitzung im Anschluss an die DEV-Tagung soll das weitere Vorgehen in der aktuellen Normungsarbeit besprochen werden (Stahlblech-Lieferbedingungen, Wasserstoffdurchtrittszeiten, C- und N-Abbindung, Beizabträge). Hierzu veranlasst der DEV eine europaweite Fragebogenaktion bei Emailherstellern und Emailverarbeitern, um in der weiteren Diskussion bei der Normüberarbeitung der EN 10209 eine erweiterte Datenbasis zur Verfügung zu haben. Dr. Wendel stellt seinen Vorschlag der Übertragung der DEV-Richtlinie in eine Norm zur Diskussion. Bis zur nächsten Beratung sollen die dort erwähnten Normenbezeichnungen überprüft werden. Dies ist laut Prof. Hellmold auch deshalb notwendig, da eine Vereinheitlichung bei Querverweisen sinnvoll ist. Die Ergebnisse der von ihm durchgeführten Fallversuche stellt Herr Zimmermann vor. Dabei hat er Kegelspitzen mit variablen Spitzenradien (1, 2 und 3 mm) und unterschiedlichen Fallhöhen (30 und 50

cm) verwendet. Zum Ergebnis berichtet er, dass sich die Schadensdurchmesser nur geringfügig vergrößert haben, z. B. von 10,0 auf 10,3 mm nach 24 Stunden. In der Diskussion wird festgestellt, dass Mikrorisse, die nicht erfasst wurden, die unterschiedlichen Schadensdurchmesser verursachen. Es wird die Gefahr gesehen, dass beide Prüfverfahren jeweils auf die Beschichtungssysteme bezogen werden, ohne Reflexion auf die realitätsnahe Belastung, was Sinn der DEV-Richtlinie war. Die angedachte realitätsnahe Prüfung mit einem Schlagversuch mit einer 2 mm Spitze muss marketingmäßig unterfüttert werden. Bei der Emaillierung gibt es einen Durchschlag, den es nach der Lackprüfung so nicht gibt (30 Schläge mit einer 20 mm Durchmesserkugel). Ziel der Emailnorm bleibt eine realitätsnahe Abbildung der Baustelle. Diese Tatsache und das Hintergrundwissen muss kommuniziert werden. Die Versuche von Herrn Zimmermann nach dem vorliegenden Normvorschlag haben das erwartete Ergebnis erbracht: Keine Unterrostung vorhanden, Nachweis der Verbundschicht! Abschließend wird zu diesem TOP berichtet, dass auf der DINSitzung am 27.4.2005 auch der Norm-

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vorschlag zur Probenherstellung, die bisher nicht normiert war, bearbeitet wird. DEV-Gussrichtlinie Hierzu verständigt sich der Arbeitskreis, dass ein kleines Gremium, bestehend aus F.-J. Behler, H. Kunkel, S. Lüttich, R. Simons, N. Schäfer und Dr. Wendel, die Überarbeitung an einem gesonderten Termin durchführt. Das bereits angeschnittene Thema Kommunikation sollte nach Auffassung des Arbeitskreises mit in die Richtlinie aufgenommen werden. Materialica 2005 Über den Stand der Vorbereitungen berichtet C. Thielmann. Nach Vorstandsbeschluss wurde für die nächste Materialica ein Stand mit 24 qm fest gebucht. Eine Ausweitung auf 36 qm ist jederzeit möglich und abhängig von der Anzahl der sich beteiligenden Mitgliedsfirmen. Als Beteiligungskosten sind wieder 1.000,- bzw. 1.500,- bei Bereitstellung von Firmenexponaten vorgesehen. Es wird angeregt, die Standbesatzung seitens der Mitgliedsfirmen besser zu koordinieren. Als Hauptthema schlägt der AK Guss die plakative Darstellung der Eigenschaften von Emails und Emaillierungen vor. Darüber hinaus sollte sichergestellt sein, dass attraktive Exponate und neue Grafiken gezeigt werden. Forschungsprojekte Hierzu stellt Dr. Wendel seine Projektskizze vor. Nach Auffassung von Prof. Hellmold ist das vorgeschlagene Projekt für eine Studien- aber auch für eine Diplomarbeit zu umfangreich. Gleichwohl sollte das Thema „Zusammensetzung der Zwischenschicht“ als Thema noch mit aufgenommen werden. Weiterhin sieht der Arbeitskreis das Problem der Finanzierung. Diesbezüglich formuliert Dr. Wendel seinen Entwurf einer Projektskizze nochmals allgemein verständlich um. Generelles Interesse an dem Vorhaben bekunden die Firmen: Düker, EMK, Erhard, Lovink und Wendel. Als nächs-

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ter Sitzungstermin wird Dienstag, 27.9.2005, 11.00 Uhr, in Dillenburg vereinbart.

AK Wassererwärmer am 17.3.2005 in Hagen Der Obmann des Arbeitskreises, Eckard Voß, begrüßt die Anwesenden und stellt fest, dass die Niederschrift der letzten Sitzung als genehmigt gilt, da keine Einwände erhoben werden. Bericht aus den Normenausschüssen Ein Bericht über die Sitzung des Arbeitsausschusses NHRS 1.45 vom 25.11.2004 wurde zur heutigen Sitzung von D. Jacobs und H. Puff zur Verfügung gestellt. In einigen Passagen wird dieses Sitzungsprotokoll durchgesprochen. Es wird beim E-Mail-Versand dieses Ergebnisprotokolls als Anlage beigefügt. In diesem Zusammenhang übergibt D. Jacobs drei E-Mails von K. Lips. Weiterhin wird die Geschäftsstelle aus dem Jahresbericht des Normenausschusses Materialprüfung im DIN acht Seiten als Anlage beifügen, auf denen die CEN/TC-Gremien namentlich aufgeführt sind. Aktualisierung der Grenzwerte im EEAHandbuch Durch die Neufassung der Prüfverfahren (EN 14483-2) wird eine Anpassung der Abtragswerte notwendig. Die WerteFestlegung durch CEN ohne jegliche Vorversuche wird stark kritisiert. Es wird zur Werte-Anpassung ein Ringversuch bei den AK-Firmen vereinbart. Das Programm zu diesem Ringversuch wird von W. Weisenhaus ausgearbeitet und den AK-Mitgliedern vorgeschlagen. Die Notwendigkeit eines solchen gemeinsamen Ringversuches ist auch deshalb gegeben, da in der DIN 4753, Teil 3, eine Verbindlichkeit der Werte auf Basis der alten Prüfverfahren festgeschrieben wurde. Bei einer Revision der DIN 4753, Teil 3, müssen die Werte nach dem neuen Prüfverfahren eingearbeitet werden.

Positive Kennzeichnungsinitiative (gegen Speicher ohne DIN 4753 Prüfung) Auf Veranlassung des Arbeitskreises hatte die Geschäftsstelle in Abstimmung mit dem Obmann einen Briefentwurf erstellt, der jetzt durchgesprochen wird. Dabei wird festgestellt, dass die Qualitätsaussage „Geprüft nach DIN 4753“ auf jeden Fall einen Hinweis auf Teil 3 und Teil 6 beinhalten muss. Weiterhin soll ein Hinweis auf die beiden KennzeichnungsLabel (TÜV-Octagon und DIN-Certco) neu mit aufgenommen werden. Die feststehende, unzulängliche Vermarktung selbst von geprüften Boilern soll mit dieser Kennzeichnungsinitiative verbessert werden. Eine Abstimmung über die letzte Fassung des Briefentwurfes erfolgt anlässlich der Tagung in Bad Mergentheim. Auslaugungen von Emaillierungen (Prüfungen nach EN 12871-1) Speziell zu diesem Tagesordnungspunkt hatte Herr Lindenmüller vom TÜV Süd seine Teilnahme an der heutigen Sitzung ermöglicht. Eingangs wird festgestellt, dass die TVO 2001 (Trinkwasser-Verordnung) bundesweit Gültigkeit besitzt, die Ausführungsverordnungen allerdings nach Bundesländern differieren. Die TVO schließt auch die Hausinstallation mit ein. Dies ist auch bei der europäischen Trinkwasser-Verordnung (98/83/EC DWD) der Fall. Weiterhin wird festgehalten, dass EAS heute konkreter gefasst ist als noch im Jahr 2002, vorgestellt bei der Präsentation in Bad Dürkheim. Mittlerweile ist auch der Werkstoff Email dort mit aufgeführt. Ferner ist dort festgehalten, das Composition Lists erstellt werden sollen, was aber wohl noch nicht geschehen ist. Sowohl die TVO als auch DWD enthalten Grenzwerte, die an der Wasser-Zapfstelle eingehalten werden müssen. Weiterhin ist normiert, dass CEN 12873-1 als Prüfnorm zu verwenden ist. Darin ist auch die Methode der Migration festgeschrieben. Es besteht allerdings das Problem der Korrelation zwischen Migrationsraten und

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Grenzwerten sowie Volumen zu Emailoberfläche unter Berücksichtigung des Verbrauchsverhaltens.

AK Wassererwärmer am 25.4.2005 in Bad Mergentheim Der Obmann des Arbeitskreises, Eckhard Voß, begrüßt die Anwesenden und dankt ihnen für ihre Bereitschaft, nach der anstrengenden Vortragstagung noch zu diesem Ad-hoc-Meeting zusammenzukommen. Auf der AK-Sitzung am 17.3.2005 war vereinbart worden, dass heute die letzte Fassung des Briefentwurfes abgestimmt werden sollte, mit dem die Hersteller von emaillierten Boilern aufgefordert werden sollen, ihre geprüften Boiler zu kennzeichnen. Die von C. Thielmann überarbeitete Textfassung wird von ihm verlesen und akzeptiert. Als Rückantwort soll eine Mitmach-Erklärung beigefügt werden, die in der Diskussion um zwei Punkte (hausinterne Prüfung nach DIN 4753, T 3 + 6; EEA-Zertifizierung) ergänzt wird. Hinsichtlich der Migrationsprüfung gibt es zurzeit in Italien Abstimmungsgespräche mit RG-CDPW, ob dort TÜVErgebnisse anerkannt werden bzw. ob zukünftig für Boileremails überhaupt noch Migrationstests notwendig sind. Darüber hinaus gibt es die Einschränkung auf Elemente aus der Composition List, da

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von IEI keine weiteren bei RG-CDPW angemeldet worden sind. Falls in absehbarer Zeit kein erkennbarer Fortschrift bei diesen Abstimmungsgesprächen zu registrieren ist, müssten der AK bzw. die in ihm vertretenen Firmen ggf. eigene Untersuchungen vornehmen lassen. Betriebsinterne Vor-Untersuchungen bei Wendel haben laut E. Voß mit einem positiven Ergebnis abgeschlossen. Hinsichtlich der RG-CDPW findet am 10.5.2005 eine Spiegelausschusssitzung statt, da zukünftig nur noch ein Experte vertreten sein soll. Die erste Sitzung findet am 27.5.2005 statt. Wie eine konsolidierte Haltung abgestimmt werden kann, bleibt fraglich. Der Arbeitskreis will den Bericht aus dem Spiegelausschuss abwarten. Über eine Terminverschiebung des NHRS 1.45 informiert D. Jacobs. An der nächsten Sitzung nimmt K. Lips gleichwohl teil. Abschließend wird ein von W. Weisenhaus vorgelegter Vorschlag über einen Ringversuch durchgesprochen und akzeptiert. Die Firmen Ferro, Pemco und Wendel werden je 54 Musterbleche mit verschiedenen Emails emaillieren und Abtragswerte ermitteln. Durch die Neufassung der Prüfverfahren (EN 14483) wird eine Anpassung der Abtragswerte im Vergleich zur alten Norm erforderlich. Abschließend wird die Geschäftsstelle gebeten, den Hersteller/Glasbläser für den Kollektor, der nach neuer Norm in

das Prüfgerät eingebaut werden muss, im Protokoll zu nennen: Glastechnik Klaus Ströhmann, Disterwegstr. 15, 35745 Herborn, Telefon: 02772/3747, Fax: 02772/40964. Als nächsten Sitzungstermin verständigt man sich auf Donnerstag, 29. September 2005, Verbandsbüro. Bei dieser Sitzung sollen die Ergebnisse des Ringversuchs diskutiert und ggf. bereits Werte festgelegt werden.

AK Architektur, Schilder + Plakate am 5.4.2005 in Dillenburg Der Obmann des Arbeitskreises, Heinz Hettich, begrüßt die anwesenden Mitglieder des Arbeitskreises. Gegen die Niederschrift der letzten Sitzung werden keine Einwände erhoben – sie ist damit genehmigt. Der Obmann dankt im Namen des Arbeitskreises dem Gastgeber der heutigen Sitzung, dem Geschäftsführer der Wendel GmbH, Dipl.-Kfm. Klaus-Achim Wendel, für die Gastfreundschaft. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Seit der letzten Zusammenkunft des Arbeitskreises sind zwei besondere Veröffentlichungen erschienen. Es ist dies zum einen ein halbseitiger Beitrag (vierfarbig) in der Zeitschrift Gifts + Souvenirs, April 2004. Zum anderen erschien in der Oberfläche + JOT, 1/2005, die Betriebsreportage von C. Thielmann über

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das Emaillierwerk F. Allgeier unter dem Titel „Vom Ziffernblatt zum Digitaldruck“ (ebenfalls vierfarbig). Selbstkritisch merkt C. Thielmann an, dass weitere Aktivitäten im Bereich der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit in den letzten Monaten wegen Zeitmangels seinerseits nicht stattgefunden haben. Allerdings waren auch zugesagte Bilder für Veröffentlichungen nicht bei ihm eingegangen. Das von H. Hettich avisierte Bildmaterial aus Schweden soll aber nun in den nächsten Wochen eintreffen. Aus der Teilnahme von Omeras-Mitarbeitern an einem GraffitiKongress in Berlin soll anschließend eine gemeinsame Veröffentlichung als Schwerpunkt für den Architekturbereich erarbeitet werden. Darüber hinaus legt der Arbeitskreis Wert auf eine allgemeine Werkstoffinformation mit dem besonderen Hinweis auf die Qualitätsfertigung durch die Arbeitskreisfirmen. Wirtschaftliche Situation der Branche Es wird festgestellt, dass das Jahr 2004 nicht so schlecht gelaufen sei. Allerdings sind die Anzeichen für 2005 nicht rosig. Schon jetzt sei eine Reduzierung der Stückzahlen zu beobachten. Weiterhin bestehen Probleme bei der Stahlblechbeschaffung. Im Architekturbereich macht ihm das Negativimage für das Email, hervorgerufen durch einen Wettbewerber, Sorgen. Die rund 30 %ige Kostensteigerung beim Gas wird sehr kritisch gesehen. Die Reduzierung der Werbeetats für Schilder wird bedauert. Viele Kunden legen zudem keinen Wert mehr auf Haltbarkeit und ziehen Billigschilder vor. Bei einem Ausblick auf den Emailfrittenmarkt wird von Überkapazitäten bei der Frittenherstellung berichtet. Der Markt habe sich in Europa noch nicht gefun-

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den. Auch bei der Herstellung von Emailfritten ist die Situation durch deutliche Rohstoffpreiserhöhungen kostenmäßig angespannt. Weiteres Arbeitsprogramm 2005 Über das was zum TOP 2 gesagt wurde, berichtet F. Riess, dass es ihm gelungen sei, Kontakt zum Fernsehsender 3 Sat zu bekommen. Es wird ein Bericht über den Werkstoff bei Riess gedreht werden. Anlässlich der Landesausstellung 2007 zum Thema Feuer und Eisen plant der österreichische Emailverband ein gesondertes Filmprojekt. Ein erstes Angebot beziffert das in 2006 zu realisierende Vorhaben auf 30.000,- . Diesbezüglich bittet der österreichische Emailverband den DEV um tatkräftige Unterstützung. Abschließend informiert C. Thielmann darüber, dass sich die Geschäftsstelle bemühen wird, die Freigabe der Internetadresse www.emaille.de zu erhalten.

Als nächster Termin wird Dienstag, 18. Oktober 2005 um 15.00 Uhr bei Omeras in Lauter vereinbart. Für das Frühjahr 2006 wird sich der Obmann um einen Besichtigungstermin der Ferro-Labors in Frankfurt bemühen. Im Anschluss an die Sitzung wurde die Gelegenheit zu einem kurzen Betriebsrundgang durch die Emailfrittenproduktion sowie den Laborbereich der Firma Wendel genutzt.

Persönliches Neue Mitglieder Als neues Mitglied im Deutschen Email Verband begrüßen wir: Frau Nicole Cieluch

Qualitativ hochwertige Lohnemaillierungen für Guss und Stahl Adolfshütte • D-35687 Dillenburg • Wendel GmbH • Werk Niederscheld Tel.: + 49 2771 3603-0 • Fax: + 49 2771 3603-20 • e-Mail: [email protected]

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